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第4章数控铣床加工工艺及编程操作主讲：孙新国南阳理工学院机电工程系数控编程与加工技术第4章数控铣床加工工艺及编程操作•教学时数：10学时•教学目的与要求：要求学生了解数控铣床的加工工艺，掌握数控铣床的编程及操作方法。•教学重点：（fanuc0i系统，华中数控系统，simens802D系统）的编程方法，华中数控铣床的操作方法。•教学难点：如何讲清数控铣床的编程及操作方法。第4章数控铣床编程数控铣床加工的特点数控铣削的工艺性分析数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令固定循环数控铣加工编程实例4.1.1数控铣床加工的对象4.1数控铣床加工的特点数控铣床主要用于加工平面和曲面轮廓的零件，还可以加工复杂型面的零件，如凸轮、样板、模具、螺旋槽等。同时也可以对零件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工。4.1.2数控铣床加工的特点1、零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具、壳体类零件等。2、能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。3、能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工零件。4、加工精度高、加工质量稳定可靠。5、生产自动化程序高。6、生产效率高。7、属于断续切削方式，对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在干式切削下，要有红硬性。第4章数控铣床编程第4章数控铣床编程4.1.3数控铣床编程时应注意的问题4.1数控铣床加工的特点＊了解数控系统的功能及规格。不同的数控系统在编写数控加工程序时，在格式及指令上是不完全相同的。＊熟悉零件的加工工艺。＊合理选择刀具、夹具及切削用量、切削液。＊编程尽量使用子程序。＊程序零点的选择要使数据计算的简单。插入4.2数控铣削的工艺性分析a、零件的加工路线——铣削轮廓表面在铣削轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行切削。对于二维轮廓加工，通常采用的加工路线为：1)从起刀点下刀到下刀点；2)沿切向切入工件；3)轮廓切削；4)刀具向上抬刀，退离工件；5)返回起刀点。加工路线见右图。b、顺铣和逆铣对加工影响在铣削加工中，采用顺铣还是逆铣方式是影响加工表面粗糙度的重要因素之一。逆铣时切削力F的水平分力FX的方向与进给运动Vf方向相反，顺铣时切削力F的水平分力FX的方向与进给运动Vf的方向相同。铣削方式的选择应视零件图样的加工要求，工件材料的性质、特点以及机床、刀具等条件综合考虑。通常，由于数控机床传动采用滚珠丝杠结构，其进给传动间隙很小，顺铣的工艺性就优于逆铣。如图4.2a所示为采用顺铣切削方式精铣外轮廓,图4.2b所示为采用逆铣切削方式精铣型腔轮廓,图4.2c所示为顺、逆铣时的切削区域。图4.2a图4.2b图4.2c第4章数控铣床编程4.3.1刀具半径补偿G40，G41，G424.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令刀具半径补偿指令格式如下：G17G41(或G42)G00(或G01)XYD或G18G41(或G42)G00(或G01)XZD或G19G41(或G42)G00(或G01)YZD；Ｄ为刀补号地址G40为取消刀具半径补偿Ｇ41刀具左补偿（顺铣）Ｇ42刀具右补偿（逆铣）第4章数控铣床编程4.3.1刀具半径补偿G40，G41，G424.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令按增量方式编程：O0001N10G54G91G17G00M03G17指定刀补平面（XOY平面）N20G41X20.0Y10.0D01建立刀补（刀补号为01）N30G01Y40.0F200N40X30.0N50Y-30.0N60X-40.0N70G00G40X-10.0Y-20.0M05解除刀补N80M02第4章数控铣床编程4.3.2刀具长度补偿G43，G44，G494.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令格式：G43(G44)ZH其中：Z为补偿轴的终点值。根据补偿的实际需要，还可以为X、Y等，但在程序中只能选一个。H为刀具长度偏移量的存储器地址。和刀具半径补偿一样，长度补偿的偏置存储器号有H00~H99共100个，偏移量用MDI方式输入，偏移量与偏置号一一对应。偏置号H00一般不用，或对应的偏移值设置为0。使用G43指令时，实现正向偏置；用G44指令时，实现负向偏置。取消长度补偿指令格式：G49Z(或X或Y)实际上，它和指令G44/G43ZH00的功能是一样的。G43、G44、G49为模态指令，它们可以相互注销。第4章数控铣床编程4.3.2刀具长度补偿G43，G44，G494.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令H01=-4.0（偏移值）O0001N10G91G00X120.0Y80.0M03S500；N20G43Z-32.0H01；N30G01Z-21.0F1000；N40G04P2000；N50G00Z21.0；N60X30.0Y-50.0；N70G01Z-41.0；N80G00Z41.0；N90X50.0Y30.0；N100G01Z-25.0；N110G04P2000；N120G00Z57.0H00；N130X-200.0Y-60.0M05M02；1、段间过渡方式指令G09，G61，G64第4章数控铣床编程4.3.3其他功能指令4.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令(1)准停检验指令G09，G61，G64。格式：G09；一个包括G09的程序段在继续执行下个程序段前，准确停止在本程序段的终点。该功能用于加工尖锐的棱角。G09仅在其被规定的程序段中有效。(2)精确停止检验G61。格式：G61。在G61后的各程序段的移动指令都要准确停止在该程序段的终点，然后再继续执行下个程序段。此时，编辑轮廓与实际轮廓相符。G61与G09的区别在于G61为模态指令。G61可由G64注销。(3)连续切削方式G64。格式：G64：在G64之后的各程序段间轴的运动刚开始减速时就开始执行下一程序段，直到遇到G61为止。第4章数控铣床编程1、段间过渡方式指令G09，G61，G64其他功能指令4.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令N10G91G01G61Y70F200；N20X100；N10G91G01G64Y70F200N20X100第4章数控铣床编程2、简化编程的指令4.3.3其他功能指令4.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令(1）镜像功能指令G24，G25。格式：G24XYZM98PG25XYZG24建立镜像，由指令坐标轴后的坐标值指定镜像位置，G25指令取消镜像。G24、G25为模态指令，可相互取消，G25为缺省值。％0003主程序N10G91G17M03；N20M98P100；加工①N30G24X0；Y轴镜像，位置为X=0N40M98P100；式加工②N50G24X0Y0；X、Y轴镜像，位置为（0，0）N60M98P100；加工③N70G25X0；取消Y轴镜像N80G24Y0；X轴镜像N90M98P100；加工④N100G25Y0；取消镜像N110M05；N120M30；子程序（①的加工程序）：％100N200G41G00X10.0Y4.0D01；N210Y1.0N220Z-98.0；N230G01Z-7.0F100；N240Y25.0；N250X10.0；N260G03X10.0Y-10.0I10.0；N270G01Y-10.0；N280X-25.0；N290G00Z105.0；N300G40X-5.0Y-10.0；N310M99；第4章数控铣床编程2、简化编程的指令4.3.3其他功能指令4.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令(2）缩放功能指令G50、G51格式：G51XYZPM98PG50其中，G51中的X、Y、Z给出缩放中心的坐标值，P后跟缩放倍数。G51既可指定平面缩放，也可指定空间缩放。G51指定缩放开，G50指定缩放关。G51、G50为模态指令，可相互注销，G50为缺省值。例：如图所示的三角形ABC，顶点为A(30，40)，B(70，40)，C(50，80)，若D(50，50)为中心，放大2倍，则缩放程序为G51X50Y50P2第4章数控铣床编程2、简化编程的指令4.3.3其他功能指令4.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令(3）旋转变换指令G68，G69G68为坐标旋转功能指令，G69为取消坐标旋转功能指令。在XY平面：格式：G68XYPG69；其中：X、Y为XY平面内的旋转中心坐标，P为旋转角度，单位是度，0P360.000°。其它平面内变换指令格式相同，只要把坐标轴作相应的变更就可以。第4章数控铣床编程2、简化编程的指令4.3.3其他功能指令4.3数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令(3）旋转变换指令G68，G69%1主程序N10G90G17M03；N20M98P100；加工N30G68X0Y0P45；旋转45°N40M98P100;加工②N50G69；取消旋转N60G68X0Y0P90；旋转则90°M70M98P100；加工③N80G69M05M30；取消旋转子程序（①的加工程序）%100N100G90G01X20Y0F100；N110G02X30Y0I5；N120G03X40Y0I5；N130X20Y0I-10；N140G00X0Y0；N150M99；第4章数控铣床编程4.4.1概述4.4固定循环(1)在XY平面定位(2)快速移动到R平面(3)孔的切削加工(4)孔底动作(5)返回到R平面(6)返回到起始点。上述基本动作如右图所示。常用的固定循环功能的基本动作：固定循环数据形式第4章数控铣床编程4.4.1概述4.4固定循环固定循环的程序格式如下：G98（或G99）G73(或G74或G76或G80～G89)XYZRQPFK式中第一个G代码（G98或G99）指定返回点平面，G98为返回初始平面，G99为返回R点平面。第二个G代码为孔加工方式，即固定循环代码G73，G74，G76和G81～G89中的任一个。X、Y为孔位数据，指被加工孔的位置；Z为R点到孔底的距离（G91时）或孔底坐标（G90时）；R为初始点到R点的距离或R点的坐标值；Q指定每次进给深度（G73或G83时）或指定刀具位移增量（G76或G87时）；P指定刀具在孔底的暂停时间；I、J指定刀尖向反方向的移动量；K指定每次退刀（G76或G87时）刀具位移增量；F为切削进给速度；L指定固定循环的次数。G73、G74、G76和G81～G89、Z、R、P、F、Q、I、J都是模态指令。G80、G01～G03等代码可以取消循环固定循环。第4章数控铣床编程4.4.2钻孔循环4.4固定循环1、高速深孔加工循环G73该固定循环用于Z轴的间歇进给，使深孔加工时容易排屑，减少退刀量，提高加工效率。Q值为每次的进给深度，退刀用快速，其值K为每次的退刀量。%0073N10G92X0Y0Z80N20G00N30G98G73G90X100Y90R40P2Q-10K5G90Z0L2F200N40G00X0Y0Z80N50M02注意：如果Z、K、Q移动量为零时该指令不执行返回开始平面点返回R点第4章数控铣床编程4.4.2钻孔循环4.4固定循环2、钻孔循环(钻中心孔)G81G81指令的循环动作如图所示，包括X、Y坐标定位、快进、工进和快速返回等动作。％0081N10G92X0Y0Z80N15G00N20G99G81G90X100Y90R40Z0F200N30G90G00X0Y0Z80N40M02注意：如果Z移动位置为零该指令不执行。第4章数控铣床编程4.4.2钻孔循环4.4固定循环3、带停顿的钻孔循环G82该指令除了要在孔底暂停外，其它动作与G81相同。暂停时间由地址P给出。此指令主要用于加工盲孔，以提高孔深精度。%082N10G92X0Y0Z80N15G00N20G99G82G90X100Y90R40P2G90Z0F200I2N30G90G00X0Y0Z80N40M02第4章数控铣床编程4.4.2钻孔循环4.4固定循环4、深孔加工循环G83深孔加工指令G83的循环动作如图6.13所示，每次进刀量用地址Q给出，其值q为增量值。每次进给时，应在距已加工面d（mm）处将快速进给转换为切削进给，d是由参数确定的。％00